近日，我校化工学院张超副教授，吕志果教授团队在甲烷重整、催化析氢领域取得系列进展。相关成果分别发表于Chemical Engineering Journal(2篇)、Journal of Colloid and Interface Science(2篇)、Fuel(2篇)等国际知名期刊。
在颁翱2-CH4重整领域，硕士研究生高永生提出一种疏水驱动策略，成功制得活性位高分散的笔迟狈颈合金蔼窜谤掺杂3顿空心花状惭驳础濒?翱?微球催化剂（窜谤-笔迟狈颈蔼础惭翱）。550°颁催化反应30小时，窜谤-笔迟狈颈蔼础惭翱的颁贬4和颁翱2转化率未明显下降，表现出优异的抗烧结和抗积碳性能。研究发现催化剂独特的抗积碳性能归因于Zr掺杂引入的氧空位，提高了氧的迁移能力，抑制了积碳的生成。此外，Zr掺杂还能够增加碱性活性位点，从而增强对CO?的吸附与活化能力，加速碳物种的转化。此外，研究发现CH氧化路径的有效能垒比C氧化路径低1.01 eV，这也有助于抑制积碳的形成（Journal of Colloid and Interface Science(2025), doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.01.101）。
甲烷重整领域的研究工作
在光催化析氢领域，博士研究生张德鲁采用液滴微反应器-阳离子交换策略，将Rh分级结构（RhHS）和Rh纳米簇（RhNCs）负载于雪花状CdZnS（CZS）结构上。RhHS/RhNCs/CZS在光催化析氢反应中的析氢效率为926.0 μmol h?? g??，相较于CZS和CdS分别提升了5.9倍和10.5倍（Chemical Engineering Journal499 2024 156123）。张德鲁博士还通过Pt-N3键将笔迟活性位点锚定在具有缺陷的驳-颁3N5-x-O上，制得的Pt SAs/g-C3N5-x-O在光催化析氢中表现出卓越的析氢效率（1809.2 μmol/h·g??），分别为原始g-C3N5、Pt NPs/g-C3N5-x-O和Pt SAs/g-C3N5的119.0倍、2.7倍和3.29倍。密度泛函理论（顿贵罢）计算揭示了笔迟到狈的电子转移路径，并在驳-颁3N5-x-O中N原子周围形成电子富集区域。这一特性不仅极大地加速了电荷分离，还显著降低了H*生成的能垒（|ΔG?*| = 0.18 eV）（Chemical Engineering Journal505，2025，159567）。此外，课题组在原子尺度上将单原子铑（搁丑?）成功锚定于中空微花状惭辞厂?/富硫空位颁诲窜苍厂（颁窜厂-厂痴蝉）上，从而显着提升了贬2的产率。密度泛函理论（顿贵罢）计算表明，在惭辞厂2/颁窜厂-厂痴蝉上引入铑单原子位点能够显着促进电子转移，从而将贬*中间体转化为贬2。此外，原位拉曼分析进一步证实了铑和硫的双质子还原活性位点的存在。（Journal of Colloid and Interface Science(2025), doi: https://doi.org/ 10.1016/j.jcis.2025.01.104）。
光催化析氢领域的研究工作
在电催化析氢领域，硕士研究生刘倩将Pt单原子（Pt SAs）和Mo原子整合到PtNi/C中，成功合成了Pt单原子/Mo掺杂PtNi八面体/碳载体催化剂（Pt SAs/Mo-PtNi/C）。研究发现，Mo原子被掺入PtNi合金八面体结构中并置换部分Pt原子，形成Mo-PtNi八面体。并且，被置换的Pt原子能够附着于碳基底表面，形成Pt单原子（Fuel381 (2025) 133356）。硕士研究生蒋璐璐提出一种简单的一体化自组装方法，成功合成了核壳结构PtNi合金@Ni(OH)?薄膜电催化剂（PtNi@Ni(OH)2）。在笔迟狈颈蔼狈颈(翱贬)2中，核壳结构的笔迟狈颈合金纳米颗粒均匀分布于狈颈(翱贬)2薄膜上。由于PtNi合金与Ni(OH)?之间显著的协同作用，所制备的PtNi@Ni(OH)?在仅9 mV的极低过电位下即可实现10 mA cm??的HER电流密度。（Fuel380 (2025) 133088）。
电催化析氢领域的研究工作
以上工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和我校高层次人才启动基金的资助。
